автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Исследование технико-эксплуатационных качеств многокорпусных судов в обеспечение вариантного проектирования и оптимизации их размерений

- i май 1993

САНКТ - ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННО: МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

. Вх:гор Акгигольегпч ,Цубро?сккй

уда 629.125.01.ОН. 17

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО - ЗКСПШТАЩКШЫХ КАЧЕСТВ ШОШТОРПУСКЫХ СУД5В В ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВАРИАНТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СШШИЗАЦШ ИХ РАЗМЕРЕ®® '

Специальность 05.08.03 - проектирование в

конструкция судов.

АВТОРЕФЕРАТ диссертаций на соискание учёной степени

доктора технических наук

Санкт - Петербург 1992

. Работа выполнена в ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук Дмитриев В.В.,

- доктор технических наук Ляховицкий А.Г.»

- доктор технических наук Шауб П.А.

Ведущее предприятие? Северное ДКБ.

Защита состоится в * часов в аудитории

на заседании Специализированного Совета Д - 053.23.04 по присуждению учёной степени доктора технических наук в Санкт - Петербургском Государственном Морском Техническом Университете . по адресу: 190008 Санкт - Петербург ул. Лоцманская д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета*

Отзывы, заверенные гербовой .печатью,.просим направлять в адрес / Учёного Совета в двух экземплярах.

Автореферат разослан "✓/УС?

Учёный Секретарь -....'Специализированного Совета ,

.■тая. В.Б.Амфилвхиев

- з -

ОШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Научно-техническая революция приводит к расширению круга задач, решаемых судами транспортного, промыслового и технического флота. Кроме того, усложняются многие традиционные задачи, решаемые морскими судами.

. Практика, научно-исследовательские и проектно-конструктор-ские работы, как отечественные, так и зарубежные, показали, что в современных условиях некоторые задачи могут,успешнее решаться ' иногокорпуетата суда?.та, чем традиционнйля, однскорпустшмя.

Неоднократно подтверадена практически эффективность применения катамаранов в тех случаях, когда нужна большая шющадь палуб, высокая остойчивость, вместимость, поворотливость на малых ходах, малая бортовая качка.

В настоящее время в мире эксплуатируются более 250 катамаранов различного назначения, в том чзсяе - около 160 скоростных пасоашрскюс парошв.

В последние десятилетня появился а развивается новый тии многокорпусных судов: суда с малой площадью ватерлинад (СМПВ). До настоящего времена построено 21 такое судно водоизмещением от 50 до 2800 т, в том числе - трехкорпуеное СШВ водоизмещением 140 т. СЫПВ отличаются высокой мореходностью, сравнимой с мореходностью судов на глубокопогруженныхподЕодных крыльях»

Однако недостаточная изученность и многообразие вариантов многокорпусных судов препятствуют активному практическому ис-г пользованию их преимуществ, которые открывают широкие перспективы совершенствования флота.' - " '

Целью работы является выявление дифференцированных зависимостей технико-эксплуатационных качеств многокорпусных судов

различных типов от соотношений их размерений, разработка методических рекомендаций по проектированию таких судов, а также комп-

• лексного банка данных в обеспечение вариантного проектирования ыногокорцусных судов и программ для выбора «их размерений.

. .. ' - Научная новизна работы определяется единым методическим подходом к изучению качеств и к проектированию многокорпусных

• судов любнх «шов, а также введением в научный обиход принцшш-. ' ально новых типов шогокорцусных судов. Особенностью работы яв-

ляатся то, что в вэй рассмотрены .только отличия технико-эксплуа-тащонных качеств, .определяемые наличием нескольких корпусов -

- безотнооитально к конкратной областв применения изучаемых судов.

Практическая ценность шботы обеспечивается как широким ох. важом раосаотренных качеотв шогокорпусных судов, так и разработкой князнэрных методик, алгоритмов и программ проектирования таких- объектов,

, ..' Результата работа могут быть использованы:

- в ходе поискового проектирования и определения оптималь-

- наг архктектурЕо-вонструктданых типов судов различного назначе-: низ; •, ■ • » ■

-црз раэрабодае а!ванщ)оёктов многокорпусных судов различ-ныхтнпов; -

- при вариантном оскизном проектировании таких судов. Реализагоя работа на, практике характеризуется применением

рекомендаций и ыатодик автора при создании краново-монтааного . катамарана "Титан", малого промыслового катамарана "Приметный", нефтесборщика - катамарана "Скарабей". Кроме того, результаты ; работы, применены при разработке в последнее время 'эскизных и технических проектов нескольких многокорпусных судов различных типов и различного назначения.

Апробапгя работы производилась в ходе докладов на научно-технических конференциях НТО, ЛКИ, училища игл.Ф.Э.Дзержинского и других в период с 1935 г., а таюу.е з ходе внступяеяяй автора в - . рамках научко-техньческой учебы в Севэрном, Невском, Западном, Зеленодольском ЦКБ, в ЦМПКБ "Алмаз" и ЦКБ "Чврноморсудоцроеят",

• Публикации. По материала« диссертации опубликовано около 80 работ, в том число получено 25 авторских свидетельств.

Структура и объем диссертации. Рабога состоит, из,введения, •всськз гла; «К5930Ч-И пакоь®вдйзд2; рз&гга '«одвртя?-' стр. текста,'58 рисунков, '20 таблиц, список литературы из . ' назйс-» нований, а тагаг . страниц нралозезка» "

Опыт нрименеция и результаты исследований качеств ' ьзогокорсускнх судов I. (Явственной;'особенностью шогокорпуспнз объектов раз- ;.. язчкото ттягнй'юнет даяло!гся. разнообразно их геометрических и. ; констсуктк&чьх хяраззериеше.

по форм с.соодоз мпсгпкорнусига объекта шик» разделить на жйши ^раявдгапув (V - шш К -образную) ферму шатггоутсв и объекты с кпло2 шющадь» гатерлагшз, нисчваемыо тзкас асдаезв»"«-яоетжкя или йодупогзджешшма. Предлогганн такхе ¡етсгохорпускыо объекта, у котор;зс часта коркуссз имеет обычные обводы, а часть - малую влощадь.ватерлинии.- ' . ■ ■ " -.•;■; ..

Миогокориусныо объекты когут состоять из двух, тр&~"з большего количества корпусов, ©Дайакяда но форке и размереняяи, или различных. ..'.'''

Ойглс корпус объекта с малой площадью ватерлинии представ--лявт собой гондолу с одной идя нзскольхпле емйками, нересек&п-!ЦЯ?,М свободную ШЕЗрХЗОСТЬ. . - - . ■

За дзухкорпус:шм судном с корпусами ебшшой форш закрепи-

лось-название катамаран, за трехкорпусным - тримаран.

Двухкорпусное судно с малой площадью ватерлинии с одной стойкой на кадцой гондоле предложено называть дуплусом, с двумя стойками аа каздой гондоле - ирисеком (I]. Трехкорвусное судно с малой шювддыо ватерлинии и одинаковыми корпусами предлагается называть трикором. ■ - ^

■ Малые Сириуса многокорпусного судна обычно называют еутри-•. , 'хераш. Судно о аутригером* (о аутригерами) может быть двух- и '.''• трохкордуснш, основной корпус и вутрпгерн могут иметь одинако-',- ■ шз шш различные обводи. -'

; - СуякстЕвншии Г0оиэ5ргаее1ш2 гщраишраш» определяющими: ташико-экспдуатгцгоннке качества шогокорпусанх судов, являются равмара, зщттврааужшо расположение нлатйоргла относительно по-, ■'•Л вершкяв года ж корцусов до отношению друг к другу: вбрталь-: ннй ющревс, поперачнцН шшрше и продольный кащроно шш вэдвиу.

Взртиналшш ащгансам шшназгтазтзд-расстояние <ух низшей . '■' поверхности надводной шатфор:.щ до расчетной ватерлинии. Гори-эшгашш .кшзршсш ниае вешается расстояние- между дааыет-. рданшз шгоокоохя^а корвусаа.

. ЦродольЕкЗ гащшс шя адваз? - это расстояние меацу ш~ дальчшашгоуташ корпусов.

■Диализ шаташя отечасгвэшшх и иностранных: данных [I], ■ • [2] позволил автору определить диапазоны соотношений размеренна :. ЬШ1ЮК0Р11УШ£2 судов различных ^СЙИОЭ.

' Обычно шогоаорцусшз объекта шоат: . '■

- больною относительную ширину = 0,3 4-1,0 против 0,1 * 0,3 для однокорцусных.судов);

- болыцр) огнооигельнув высоту борта ( % 0,10 0,3 против 0,07 * 0,1 для однокорцусных судов);

- меньшую относительную ширину одного корпуса (®Ут" =0,5-5-2,5 против 2-Л для морских однокорпусных судов).

Относительная длина одного корпуса многокорпусных объектов изменяется в аироккх' пределах, вклхгсисяих диапазон реальных значений гтого параметра для однокорпусных судов ( - 2-5-30 против 3-10). '

- 2. Шестидосяже. годи века были временем наибольшего роста колачйсгга гетг-моранов в мире. За это десятилетие было построено более 150 катамщанов в 28 образах'б напето изучение СМПВ..

В настоящее время в гшре эксплуатируется около 250 катамаранов, в том числа около 15 - в напей' стране, а Н СШ8. "

^ В качестве первого шага исследований автором были выявлена пределы изменений соотношений размеренна многокорпусных судов разллгшпх типов. ;

I. Ярсблемы проектирования югогокорпуоннх'ойьек-кш ' •• раааэтннх типов

1.1. Зкоплуатадаонно-экономические качества доСого судна определяются его главиши разасроиия»«» ч ссповашк характеристиками. Изменение каждого параметра судна в той или иней степени меняет все его качества. Но обычно для упрощения приходятся рассматривать только основные зависимости качеств от рагмереязй, считая, что остальные зависимости нрепебрегнмо мзлн. '..-.'.. .

Большой «шт 1)роектарозаная сднокорпусяых судов позволяет достаточно уверенно использовать названные выше основные зависимости в ходе проектирования. Как правило, дело еще больше упрощается наличием достаточно близкого прототипа или группы прототипов.

. Иная ситуация тлеет место при разработке проектов шогокор-пусных судов, для которых обычно нет прототипов. Это заставляет.

■ ■ считать наиболее рациональным методом определения размерений и характеристик многокорпусных судов метод вариаций. ' ' Обычный способ обеспечения проектирования традиционного • -.-" .судна, частными дисциплинами - выдача рекомендаций по выбору размерений и характеристик. Эти рекомендации совместно с квфорадаци- -- ей о прототипе я статистическими данными о реальных диапазонах : изменения главных -размерений позволяет обычно спроектировать : чрадашонвоэ сдаво.

• Дня шогокорпусного сдана, не обеспеченного статистическими ■'- данныш, такой оугь.-как, правило, неприемлем. Частике рекомендации для такогосудаа проиворэчявы и даке всклннаэт друг друга, ' а рзйшзиз диапазоны соотношений размарэшй неизвестны. Поэтому ■'. необздшы снетошамескла. езадезня о завистгоозуас качеств мно-гокораусаш: сдаоз о? гоаиэтркчеснш: параметров, изменяемых в ш-' •-■рооЕШх'црадвяах.

; Эта аадача естественно распадаемся иа аналогичные задачи .

для кавдаго часгяого качества: шэстиости, остойчивости, йеж>7 .- иядаешогл, ходкости, качкз, прочности и массы корпуса. Часть из ©тих локалышх задач решается навзстнши способами и не .требует больших иеслздоваднй, хотя и шеет оообешости, онределяе~ шо архгаск^урао-конструктиЕНшл типом (например, вместимость, остойчивость, шпотошша'адсть). Другие задачи более слоянн и не .. обаешчзш адекваигш анпаратш для ш решения (ходкость, качка, - внешние силы и прочность). Но реализация вариантного метода воз: шина .только на-основании комплексной информации, причем кала-тельная примерно одинаковая точность »той информации. ..'•■•'■ -Обьш амешейся информации о технико-эксплуатационных ка- , чествах различных многокорпусных судов неодинаков. Больше всего данных имеется для катамаранов, меньше всего - для судов с малой

площади» аотгрвшвс. Поотоыу агзхор считал своей основной задачей изучение судов последнего типа.

Для сгааязвкия вариантного кзтод? проектировгяля необходим " озряюо опрвдчдпт диапазона и&шнеыал варьируемых размерешй.

Эти огрштч5ния частично могут быть получены во статистическим «

догагу о •.<--?-рсетгггтгг я изученных одах, а в остальной должны бив о'К;елсза-ш з ходи проектирования.

Весьма существенен для реализации вариантного метода арсек-мцяоксг: ччгг* рп«о<н-: о порл^п с~тгг"т ?атчт«ио-акснд>'ахах1пс~г.гс качеств судов.

Понятно, что судно в делом, как правило, доляно оцениваться ■ экономический! показателями, что требует умения определять такие показателя а зависимости оя характеристик судна. (Эти,® пробле- ■ 1.31,с: автор не занимался, ограничившись.часто техническими вопро-

саш). ■■'■.'.•

тип;, л:«'>оа еу;~-?о ^о^зго оапод.?леано«у

чемтиик; лпп:. ¡> тробовиг.^, г">сч с'ооторлкооть л

Для каот.;г){усш13: судов » могут везда»

гораин «?ре<5отдаш» ъаработлшшв практикой зясааует«:!»

традиционных сдеохорнушо: судсе (яаггргаер, ограничения свари!« ного угла крг:т?., нвтрочого крена п т.п.). Некоторые норяз для ;.г:сгокоря;г>;нш; оудте ч? и::'пь разработаны зкеезо 'льпрп-'ок, т> . целом нормы, остойчивости и непотопляемости); оиредеж>;;«£д ¿щ-Зота в этом направлении ведется.' ' " .

Кроме того, особоь^ос л Уи-юг^гссрпусют еудер позволяют нормировать мореходность, чго язл.татся пршщтиалшо новой воз-МОХНООТЬ». '

Многообразие воамоашх тваоз кюгокоолуейах .гудов я соотно-

шени£-их размеренна делают весьма актуальной задачу частной оптн-. мизадии размерений для уменьшения количества изучаемых вариантов. Параметры, не имеющие зон оптимальности, обычно имеют предельные (максимальные или минимальные) значения, переход за которые делает сомнительной шш определенно невозможной реализации судна. Предельные значения таких параметров обычно служат ограничениями при вариантном проектировании, а такие в логико-математической модели такого проектирования.

Несмотря на значительное количество научных публикаций по отдельным качествам многокорпусных судов, как в отечественной, так и в зарубежной периодика, существовала необходимость в получении систематических данных в обеспеченна вариантного проектирования, а главное - бала необходима большая работа но синтезу имевшейся информации и ее реализации в методиках проектирования.

Авторш использованы в качество базы для начала исследований ранние а методические подходы ВД.Костеяко, А.Я.Алферьева, Е.Н.Воеводской, И.А.Титова, А.Г.Ляховицкого, Ю.А.Нецветаева, А.Д.Батуева, А.А,Костикова, М.С.Труба, а также ШАялена, К.Чап-: мона, В.1и, Т.Лшга в других отечественных и зарубежных исследователей. '.

1.2. О вариантных радах размерений судов.

"При вариантном проектировании достаточно распространенны.! - методом проектных исследований является разработка вариантного ряда судов. Для каждого варианта этого ряда прямыми методами определяются такие технические характеристики, как вместимость, остойчивость, касса корпуса, мощность энергетической установки ц т.д. В результате могут быть выявлены дифференциальные зависимости каждого из перечисленных качеств от основных соотношений размерений.' .

Налгите достаточно простых и общеизвестных методов расчета гидростатики многокорпусных судов с корпуса!®» традиционной формы, а такие статистических дзйкюс о весе их корпуса позволило .не.. .строить вариантный ряд катамаранов, тримаранов и судов с аутригерами я не выполнять заранее все расчеты их техпикб-эксплуата-пиояных качеств. Автором разработан (на. основании статистических материалов о геометрии пострсепных катамаранов) вариантный ряд и соответствующая серая моделей для изучения ходовых качеств, ката-¡¿арайсс, ск.тябд.1-.' ■ . •■;'■'.•

Для тримаранов и судов с аутригергига вариантные ряди 'такка' не разрабатывалась в связи с возможностью использовать при проектировании этих судов более простые (хотя й менее точные) зависимости $ пригодные в случае ограничения удлинения корпусов рассматриваемых судов (корпуса бошюго удлинения для тришранов и корпуса бкьяэго"уддашеная'- для судна с аутригором). -Л .

Считалось, что на стадш поискового проектирования зависимости масок корпуса ката,арапа могут быть асаользоваан для три-марзла и судна с аутригером. Ходовне качества эстс судов также определялись ло даянш, полученным для кагамврш&а, о зсзрэзяа-ми, учитываюшш специфику судов.

Вариантные ряды разработали для наименее нзучегапас ¡шого-корпусных судов, для СЗЖВ. ' '

Для С1ЯШ с "ойдуйвмяш" гондолами мокно считать минимадыгоЯ расчетную осадку 3 м, при которой обеспечивается высота гондолы около 2 м. В качестве максимальной принята осадка II м," характерная для многих проливов, морских судоходных путей, и портов.

Максимальная высота гондолы, с учетом ограничений по мореходности, принята равней 75$ осадки, минимальная - 505» осадки. , Ширина стойки принята компромиссной по условиям мореходное-

' Таблица I

. Главные размэрения и oohossks xäpaireepsorarai моделей серии ( * 3,75 м).

'las модели в серии m модели fit Л. А X M LrBJ!, M Я, M® ML Ô, A' T Я ? Y ß и. 4

I • 7745 1,072 3,5 0,410 0,425 0,477 3,S0 4 01 4,05 0,623 0,€7I 1,044 4,66 4,80 5,28 3,63 3,53 4,06 2,62 2,53 2,25 5,33 5,27 5,12 0,482 8:82 0,578 0,572 0,550 0,833 0,835 0,855 0,822 4,18 4,20 4,CO

2 7746 0,750 S,0 0,333 0,405 0,455 3,99 4,03 4,06 0,502 0,679 0,811 3,80 4,4g 4,85 5,32 5 ¡37 5,40 2,25 1,85 1,65 6,03 5,75 5,57 0,504 0,555 0,535 0,605 0,643 0,665 0,833 0,863 0,880 0,819 5,01 4,59 4,36

. 3 7740 0,535 7,0 0,240 0,325 0,410 3,95 4,04 4,08 0,238 0,380 0,540 2,70 3,54 4,35 7,40 7,55 7,63 2,23 1,64 1,30 7,02 6,75 6,53 0,470 0,540 0,603 0,565 0,618 0,672 0,833 0,873 0,897 0,820 6,37 5,57 5,02

4 7860 0,415 9,0 0Д85 0,250 0,320 3,95 4,05 4ÎI0 0,171 0,2S6 0,373 2,18 2,73 3,33 9,50 9,75 9,9 2,25 1,67 î,30 7,1 6,6 6,4 0,565 0,610 0,670 0,68 0,70 0^75 0,835 0,870 0,895 0,82 7,3 6,25 5,60

5 7812 0,535 7,0 0,240 0,325 0,410 3,95 4,03 4,08 0,282 0,439 0,604 2,73 3,45 4,15 7,40 7,53 7,63 2,23 2,64 lj30 6,35 5, SS 5,83 0,557 0,627 0,677 0,670 0,718 0,755 0,833 0,873 0,897 0,820 6,00 5,30 4,82

6 7861 0,535 7.0 0,240 0,325 0,410 3,98 4,04 4,08 0,323 0,498 0,674 2,93 3,65 4,33 7,43 7,55 7,63 2,23 ï,64 1,30 6,16 5,78 5,62 0,643 0,708 0,752 0,772 0,810 0,838 0,833 0,873 0,897 0,820 5,77 5,10 4,65

ти и прочности (см. ниже) и варьируется от I до 5 м для вариантов с бЬздкой 3 и II м, соответственно.

Выполненный автором анализ опубликованных и но опубликован----- -

ных проектных работ позволяет считать, что удлинение гондол двух-а трохкорпусных СШВ в основном колеблется между значениями 9 и 24. Эти пределы, удлинений приняты при построении вариантного ряда (табл.2).

2. Особенности вместимости, общего расположения, о<к-оичиьоети, пецотопляекссте

2.1. Основной особенностью архитектурно-конструктивного типа многокорпусных объектов, влияющей на общее расположение и вместимость, является наличие соединяющей корпуса надводной платформы, иногда называемой также "мостом". ..

У многокорпусных объектов обеспечение поперечной остойчи-езсти за счет разнесения корпусов и снижение массы корпуса путем применения объемней платформ приводят к ограничению вмастпмости снизу.

Многокорпусные объекты с объемной платформой без промежуточных палуб в ней (водои&мепенисм до 1,6 - 2 тне.т) ималг удельную вместимость до 5 - 6, а при большем водоизмещении я 1-2 промежуточных палубах в платформе - около 4,5 и 5,5 соответственно. Это соответствует верхнему пределу удельной вместимости традиционных судов.

Вместимость многокорпусных объектов , распределяется меаду корпусами г платформой по-разному,'в зависимости от типа обводов и количества ярусоз в платформе. Вместимость катамарана и тримарана на 40-50$ обеспечивается корпусами, остальной подпалубный объем расположен в платформе. Вместимость- СМПВ на 15-50% состоит • из объема стоек, на 20-2э% - овъеиа. гондол, остальные 55-65?

Таблица 2

Главные размеренна испытанных (одиночных) корпусов СМПВ, Бсг= ОД м, Р& = 0,2 м

Удлинение гондолы 9 12 15 18 24

Длина гондолы, ы 1,8 2,4 3,0 3,6 • 4,8

Объешоэ водоизмещение, 0,25 0,050 0,072 0,093 0Д16 0Д60

М3, при осадке í : 0,30 0,058 0,082 0,106 0,132 0,181

0,35 0,065 0,092 0,119 0,148 0,202

0,40 0,073 ОД 02 ОД32 0,162 0,223

Смоченная поверяносгь, 0,25 1,01 1,40 1,76 2,15 2,95

и2, при осадке £ : 0,30 ХД8 1,60 2,06 2,50 3,42

0,35 1,33 1,80 2,36 2,85 3,88

0,40 1,50 2,00 2,66 3,20 4,34

Относительная длина 0,25 4,90 5,80 6,60 7,35 8,90

при осадке t : 0,30 4,65 5,50 6,35 7 ДО 8,50

0,35 4,45 5,35 6,15 6,80 8,20

0,40 4,35 5,10 . 5,90 6,60 8,00

Относительная смочен- 0,25 7,50 8,10 8,60 9,СЮ 9,80

ная поверхность 0,30 7,80 8,40 8,80 9,70 10,7

при осадке t • 0,35 8,20 8,90 9,90 10,2 11,2

0,40 8,70 9 ДО 10,30 10,7 И,7

обестгечпзжгся платформой. (Даннке для случая равенства длины платформа и корпусов).

Коэффициент утилизации подиалубикх сбьемов многокорпусных объектов заалел? от их типа и водоизмещения. Наиболее велик коэффициент утилизации объема платформы, которая имеет удобную для использования пршоутольнуа форыу. Практически в платформе теряется только объем, связанный с конструкциями.

: Из-за трудностей использования объемов стоек относительная -эффективная «мвсткоотъ СмП£ ош, чем шогокориусшк судсв с обычной формой обводов (в пределе - до 25-30$, когда стойки не используются совсем, а коэффициент утилизации гондол также снижен).

Анализ выполненных проектных проработок показывав?, что до 25-30$ вместимости надводной части многокорпусных судов может ебеелевнэйться ш счет развжшх рубох.

Отмеченная в»© удельная вместимость мпогскорцусних

объектов определяет целесообразность аг применения для тех целей, когда необходим большой объем потлещеиий для размещения полезной нагрузки.

Особенностью гаогокорпуснкх объектов является возмолносгь разделения групп помещений и раздельного проектирования надводной и подводной частя - или, во всяком случае, незначительная связь »геаду размерами частей судна.

Полезная нагрузка обычно ь основном размзнаогсл и (ила аа) платформе многокорпусных объектов, в платформе и надводной части xcpityces - основной объем хвднх и служебных помещений. Как обычно, связанные с судовождением помещения располагается ь рубкам на верхней палубе.

С учетом необходимости размещения шахт МО и трапов мини-

малдасй. шириной стоек можно считать 1,0 + 1,2 м.

Одной из особенно важных проблем для многокорпусных объектов является размещение энергетической установки (ЭУ). Особенно обострояется этот вопрос щи малом и среднем водоизмещении и высокой анергонаскщенности.

. . . В работе рассмотрены оба варианта размещения ЭУ СШВ, в

сми

гоцдолах и в платформе ¡Гимеют своз преимущества в недостатки для судна в целом.

£ иавдси конкратном случае распределение вместимости многокорпусного судна долвно быть уточнено для данного назначения, типа в раашщеная ЗУ. '

Анализ спроектзровашых многокорпусных судов показал, что . в первом приближении центр объемов совпадает с центром масс судна (о точности» ±£0%) в часта корпуса с оборудованием.

2.2. Остойчивость многокорпусных судов изменяется в весьма Епрокпх прадедах в вавасишстп от архитектурно-конструктивного

Начальная поперечная остойчивость -катамаранов в 8-10 раз больше, чем сравнимых однокорцусных судов; дуплусов и тримаранов - В 2-3 раза болызе; поперечная остойчивость трисеков практически одинакова с остойчивостью однокорцусных судов равного водоизмещения или немного превышает ее.

Продольная оотоЗчевость катамарана и однокораусного судна одинаково! длины а водоизмещения практически одинаковы; продольная остойчивость дуплуса в 4-5 раз меньше, чем однокориусного судна той ео длины и водоизмещения. Трисек отличается тем, что его продольная и поперечная остойчивость весьма близки по величине.

Диаграмма остойчивости катамарана имеет линейный начальный

участок, относительно небольшой угол максимума, ее протяженность

сильно зависит от объема платформы. У диаграммы дуплуса линейный участок меньше, заметнее ,5 -образность диаграммы," протяженность диаграммы больше из-за увеличенного относительного объема плат-форум. У трисека начальная остойчивость относительно мала, имеет место сильная ^ -образность диаграммы, возможна положительная остойчивость при крене до 80° из-за большого объема надводной часта. -

• Нормы сстсйчетссти до гор бита разработали только для речных катамаранов. Фактически минимальная остойчивость катамарана может вызывать сомнения и должна регламентироваться только при большом удлинении корпусов в относительно малой габаритной ширине [.121

Анализ опыта эксплуатации СМПВ и исследования их поведения на циркуляции показывает, что обычно наиболее яестки ограничения

остойчивости при ветре с традерза. Для малых пассажирских ОШВ худшим случаем может быть тш&з скопление пассажиров на борту.

•3. Результаты теоретического изучения волнового сопротивления многокорпусных судов

3.1. Большое многообразие геометрических параметров многокорпусных судов делает особенно желательным использование теории волн для прогнозирования характеристик таких судов.

В настошо« время линейная теория волн и волнового сопротивления наиболее развита. Б связи с тем, что обычные суда не удовлетворяют исходным допущениям этой теории, в последние годы она применяется в основном для изучения качественной картины обтекания судов, для сравнительных исследований и т.д. Для объектов. с малой площадью ватерлинии, обычно соответствующих условия?» применимости линейной теории, ее роль значительно более велика.

. При решении практических задач автором использована линейная теория, откорректированная с учетом специфики многокорпусных судов.

' - Основной особенностью применения теории волн для изучения волнового сопротивления многокорпусных судов является необходимость учета взаимодействия корпусов. Наиболее просто эта задача решается в линейной постановке [12].

Уравнение Лапласа и граничные условия линейны, поэтому, оставаясь в рамках теории вола малой амплитуды, мокно считать, что в каздой точке жидкости вне погранслоя и вязкого следа суммарный . потенциал вызванных скоростей многокорпусного судна равен сумме потенциалов составляющих корпусов. .

Этим частично учитывается специфика многокорпусного судна при решении линейной задачи теории волн.

Для анализа наиболее простого случая многокорпусного судна (тонкие корпуса, далеко отстоящие друг от друга) удобно использовать линейное решение в форме М. Д. Хаскинда, частично учитывая взаимодействие корпусов. Эта форма волнового интеграла, использованная [4 ] ранее автором для частного случая катамарана из тон/; ких корпусов, позволяет такке выявить основные качественные зависимости, волнового взаимодействия корпусов от геометрических параметров. .

Систематические расчеты полного сопротивления катамаранов по форд/лам линейной теории с частичным взаимодействия позволили определить при удлинении корпусов более 15 оптимальные значе-вея коэффициента продольной полноты корпуса. Полученные зону од-тимумов легат выше расчетных для одиночных корпусов, но в районе оптимумов, определенных по результатам испытаний различных серий одиночных корпусов.

- 19 -

В результате изучения теории волнового сопротивления, многокорпусного судна:

- показана практическая пригодность линейной теории вата. -

(при учете- дельного взаимодействия) для оптимизационных расчетов буксировочного сопротивления многокорпусных объектов с тонкими

корпусами;

- вшюлненн расчеты оптимального по буксировочному оощхь-тивлекпз удлинения гондол кногохорпуснюс объектов с малой лло-

ватерлиния; оптимального ввдвига корпуса трехкорпусного : судна; оптимального клиренса дьухкорцусного судна; оатялаовего коэффициента продольной полноты катамарана;.эти результаты практически примени® на ранних стадиях проектирования..

4. Ходкость катамаранов й трэхкорпусных оудов с обводЕми традиционного типа'

4.1. Имеющиеся материалы позволяют отметить, основные особенности ходкости катамаранов. Мокло ожстлть, что диапазон значений адмиралтейского коэффициента для катачзрансв включает тот кс диЕлазсч однекорпуенкх судов при числах Оруда 0,3 и более, (рис. I }. пра чкс;ж Сруда менее С,25 кагемграз тан значительнее уступает однокорпусн&му судну, чем ниге относительна! скорость хода.

Обстоятельствш, заслуживающим особого внимания! является

повыюеиие ходовых кпчостб катамарана с ростом удлинения ого корпусов. (верхняя кривая :оки адмиралтейск/о: коэффициентов).

Проведенные систематические буксировочные и самоходные испытания моделей промысловых двухкорпусных судов с крейсерской корней позволили выявить качественные к количественные зевяоя-мости ходкости таких судов от расстояния медау корпусами а 05" ионных соотношений главных размероний.

с-

чоо

1{¿В*

- 20 -

300

200

ЮО

Г»

Рис. 4 Сравнение величин адмиралтейского коэффициента:

' I*"- крупные транспортные суда, 2 - промысловые, малые пассажирские, вспомогательные; построенные катамараны (———).

- 21 -

Кроме того, подтвердцена принципиальная возмошость улучшения ходсвых качеств за счет воздействия волновой интерференции на сопротивление п взаимодействие с движителями при определенных . значениях относительной скорости л относительного клиренса.

Выполненное сравнение показало, что точность примерно ±10$ обеспечивается в следующем диапазоне соотношений главных разорений . Чв, = 4-9, В,/т =1,3-2,5, сГ'= 0,50 - 0,70, у » 0,55 - 0,75, 1в = 0,2 - 0,5.

. 4.2. Наиболее методически обоснованным представляется сравнение мощности энергетической установки (ЭУ) судов различных типов при ряде значений скоростей хода и водоизмещений.

Для водоизмещений 50, 250, 1500 и 5000 т определялась мощность ЭУ однокорпусяого судна, катамарана и тримарана при скоростях хода, соответствующих числам Фруда от 0,2 до 0,45. Суда каждого водоизмещения расилатривались при удлинении корпуса (корпусов) от 3,5 до 9,5 (однокорпуснов) и от 5 до 12,5 (катамарйн п тримаран).

Выполненные расчет показали, что основным фактором, позволяющим улучшать характеристика ходкости катамарана по сравяокка с теш же характеристиками однокорпусяого судна (равного водоизмещения) , является удлинение корпусов. Взаимодействие корпусов катамарана, обнчно изменяющее его коэффициент остаточного сопротивления в пределах ±3и£, влияет на достижимую скорость значительно меньше, чем удлинениэ корпусов.

Для тримарана основным фактором, позволяющим улучшать характеристики ходкости, являются взаимовлияние корпусов. Дело в том, что еа;е более высокая, чей у катамарана, удельная смоченная поверхность тримарана сдерживает рост удлинения его корпусов. С другой стороны, при относительно малом удлинении корпусов тримарана

велико ^вх волнообразование, а потому - заметен выигрыш в сопротивлении при благоприятном взаимовлиянии корпусов. (При числах Фруда 0,4 в более остаточное сопротивление тримарана ври переменном оптимальном выдайте составляет около 6й% того же сопротивления трех изолированных .корпусов).

йцв раз подтвердилось мнение о том, что ходкость катамарана дучшэ, чем однокорнусвого судаа, при достаточно высоких числах Фруда (0,35 а более для катамарана). Оказалось, что тримаран становится конкурентоспособным о однокорцусшлл судном и катамараном при числах Фруда более 0,4 (по длине одного корпуса катамарана).

Сщюсть, при которой мощность ЭУ катамарана равна моещости ЭУ сднокоряусиото судна того ха водоиамащения, в зависимости от удлинения сднокорцусного судна я от водоизмещения показания рис.2. Црв скоростях больших,- чей отмеченная на графике, мощность ЭУ ка~ тамарана становится меньше, чей у однокорнусного судна равного водоизмещения Си в обследованной диапазоне скоростей преимущество катамарана тем больше, чаи больше скорость). С ростом относительного удлинения растет и длина корпуса - самый "дорогой" из размеров. Поэтому проевшфовпшяа обычно интересует именно наименьшее удлинение корпуса катамарана, дающее определенный эффект в смысле ходкости.

На рис.2 показаны также скорости, при которых тримаран имеет одинаковую с катамараном мощность ЭУ при одинаковом удлинении корпусов (пунктир).

4.3. Пути совершенствования скоростных многокорпусных судов.

Анализ натурных данных показал, что в настоящее время скоростные катамараны, в том числе - так называемые "прорезающие волны", используются при числах Фруда по водоизмещению от 1,5 до 2,4, имея удельную мощность ЭУ от 12*22 лс/т до 30-50 лс/т, что

на 20+25% меньше, чем у■ сравнимых однокорпусных катеров. Известно, что в режиме глиссирования (число Фруда более 3) энергетически целесообразны корпуса малого удлинения. Поэтому для относительно более высоких скоростей автором предложено(оформлена заявка) использовать тримараны с корпусами малого удлинения, в том числе -типа "прорезающих, волны". Выполненные отдельные испытания показали, что взаимовлияние корпусов мояет быть сведено к минимуму; это ' позволяет повысить суммарное гидродинамическое качество глиссирув-- ¡«его. тримарана, одновременно ■ обеспечивая емуболылуи мореходность, чем у сравнимого однокорпусного катера (за счет снижения возцушаю-щих сил при разделении объемов).

Для расширения области применения СГ.ТПВ в сторону бблышх ско*-ростей представляется рациональным два направления совершенствования этих судов. Для снижения смоченной поверхности на тихой воде и на волнении малой интенсивности могио выбрать размерения С1.ИВ так, чтобы в полному водоизмещению соответствовала осадка по верху гондолы. Это увеличивает скорость хода (по сравнению с вариантом осадки по середине стоек) на 8*12%. Кроме того, для больших скоростей оказалось целесообразным создание на носовой части гондол и кормовой части стоек участков с ломаными обводами. Испыташш показали, что при достаточно большой скорости и дифференте ка корму такое "квазиглиссирующее" С:,1ГШ обладает некоторыми преимуществами по сопротивлению. Оформлена соответствующая'заявка.

Таким образом, автором предложены два скоростных судна новых типов.

5. Ходкость судов с малой площадью ватерлиния 5.1. На основании результатов выполненного ранее анализа ожидаемых соотношений размерекий 01.21В различных типов была разработана и испытана систематическая серия моделей таких судов при удлинении гондол от 9 до 24, ширине стойки вдвое меньшей, чем

диаметр говдолы и осадки в 1,5-2 раза большей, чем диаметр гондо- • лы. Серия включала модели дуплусов, трикоров и СШВ с двумя аутригерами (см.табл.3, 4, 5)-. . . .

В результате испытаний выявлены основные зависимости ходовых качеств СШВ от их типа, разморештй и расположения корпусов [21}.

При указанных соотношениях, размерений удельная смоченная поверхность СШВ в 1,5 - 2 раза больше, чем традиционных судов. Поэтому при малых числах Фруда первые уступит последним по ходо-ямм качествам на тихой воде. В атом случае оптимальным монет оказаться СШВ, состоящий из центрального корпуса'(гондолы и стойки) л одной-двух коротких стоек-аутригеров, без гондол. Удельная смоченная поверхность такого судна - наименьшая, [20] .

Как и для катамаранов, определяющее влияние на ходкость дуплусов оказывает удлинение говдол и, в отличие от первых, вэа- ■ имовлияние стоек с гондолами. Благодаря большому расстоянию мекду корпусами их взаимовлияние невелико.

Наоборот, для трикоров, как и для тримаранов, основное влияние на буксировочную мощность оказывает взаимовлияние корпусов. Б диапазоне чисел Фруда от 0,4 до 0,6, где это взаимовлияние наиболее велико и благоприятно, трикоры оптимальны по ходкостп.

СыПЗ с аутригерами могут иметь приемлемые ходовые качества в диапазоне относительных скоростей от 0,4 до С,6. Впервые в. экспериментах отмечено отрицательно волновое сопротивление талого аутригера при буксировке рядом с основным корпусом.

Благодаря сниаенной предельной остойчивости "СГЛШ для них особенно значительно влияние динамического дифферентуицего момента, а такхе динамической вертикально;*! силы. При числах ¿руда примерно до 0,4 суда этого типа имеют дифферент аа нос и их ходовая средняя осадка превышает статическую. О ростом скорости

выше.¡этого значения начинается всплытие и появляется дифферент на корму. Б результате самопроизвольного всплытия снижается смоченная поверхность и увеличивается скорость хода судна, т.е.

В ходе испытаний получены также систематические данные о вертикально!! сале и диффэрентущем моменте, действующих на дви-щушеоя СШВ.'

Возможность размещения на СЖВ винтов большого диаметра и достаточно благоприятное ех взаимодействие о корпусами обеспечивают STSU судам повышенные пропульенвные качества.

5,2. На оонованпи результатов систематических испытаний выполнены сопоставительные расчеты ходовых качеств дуплусов, три-cssoB, трикоров в СШВ с аутригерами.

Расчеты показали, что в определенных диапазонах скоростей СШВ рашшных типов сказывается сравнимыми по ходкости с традиционный Ш равного водогзцааенЕЯ.

Прз ушшааяа удлкношя корпуса традиционного судна преи-иуЕоства СШВ. долзан вырасти.

На рве. 3 шполнено сравнение величин адмиралтейского коэффициента СШВ различных типов. Видно, что при числах Фруда менее 0,3 прещуцзстзо emsbt суда с относительно меньшей смоченной поверхностью. В диапазоне относительных скоростей 0,4 * 0,6 • кохут представлять штерес трикоры, а при числах Фруда более 0,8 оттаяьны дуягдев.

6. Особенности качки и ходкость на волнении

6.1. Одним из главных отличий качки многокорпусных судов - является большой диапазон значений собственных частот, связанный с соотношением вооатанавжвахадих и инерционных сил.

Собственная частота бортовой качки тримарана выше, чем од-

еса

/са

а* Ро

Рис.-З Адглиралавлск;и1 коэффициент:- .

I - пассажирские суда и паромы, 2 - малые однокорпусные судя, 3 - скоростные однокорпусные катера, 4 - Сг.213 со

сто1жа^л-оутр::гер8:.ж, 5 - трхкоры с вцдзигом до 0,6 Ц ь - дуплу с н с продольны!.! сдвигом корпусов 1X3. 0,3 Ь/ .

нокогцусного судна, а катамарана - еще выше. Чем меньше полная ширина, тем ниже собственная частота бортовой качки катамарана и тримарана.

Собственные частоты бортовой качки СМПВ весьма низки и при большом водоизмещении достигают 0,2 - 0,3 с-1 (период до 25 -30 о), см. . [2].

Периоды вертикальной и килевой качки многокорпусных судов с обычными обводами близки к тем яе периодам однокорпусных судов традиционного типа.

Частота килевой (и вертикальной) качки СМОВ намного низе, чем сравнимых однокорпусных судов, г ори большом водоизмещении достигают 0,25 - 0,30 с"1 (период до 20 - 25 с).

Очевидной и весьма существенной особенностью качки СШВ является малость объемов вблизи ватерлинии, а потому - небольшие возмуиалцяе силы от воздействия волнения.

При невысокой относительной скорости хода (Рп <0,3) графики килевой качки однокорпусного судна, катамарана и тримарана равной длины и водоизмещения близки как по абсциссам, так и по ординатам. Резонансный максимум килевой качки СМПВ сдвинут к малым частотам к имеет большую величину из-эа малого демпфирова- " вия. Поэтому резонансная килевая качка СМПВ наблвдается обычно либо на попутном волнении, либо на косых курсовых углах в узком - диапазоне скоростей. Только при малом водоизмещении я малой скорости хода ШИВ могут попасть в резонансные условия по килевой качке. То обстоятельство, что для выхода из зоны резонанса по килевой качке СШВ должно увеличить скорость хода, коренным образом меняет тактику использования этих судов на волнении [15]

При достаточно большой ширине одного корпуса ( 2,0),

что существенно влияет на демпфирование, резонансные амплитуды

бортовой ката: катамаране и тримарана существенно (в 2 - 4 раза) меньше, чем сравнимого сцщокорпусного судна. -Сдвигая собственную частоту бортовой качка катамарана з сторону больших частот (за . счет повышения остойчивости), проектант может снизить амшдауды качки катамарана на интенсивном волнении. (ТакоЗ путь снижения бортовой качки диаметрально цротизополовея обычно применяемому для однокораусшк судоз).

СМПВ большого водоизмещения, имешш достаточно большие собственные 'цоргодц бортевой гачкг, практически нэ попадут в.условия резонанса, т.е. смогут штормовать даае лагш к золпэ. При малом и среднем водоизмещении, особенно на косых курсовых углах, СМПВ могут попать в условия резонансной бортовой качка. Относительно небольшое демпфирование бортовой качки малотоннажного ШШ приводит к тому, что амплитуда резонансной качки.на реху-лярпом волнении больше, чем амплитуда качки однокорпусного судна того га водоизмещения на тем не волнении. Однако небольшая величина воамусаетей силы делает весила эффективными активные успокоители каши (горизонталышз ру.та иди успокоитэлкша цистерны),

6.2. Приближенная оценка качки ШШ вяполпепа по гневддооя данным о качке на нерегулярном волнении построенных СМПВ.

В качестве аргумента используется средняя частота рассматриваемого волнения, отнесенная к собственной частоте соответствующего вида качки.

6.3. Потери скорости судов на волнении обусловлены гицро-азродинамическими и эксплуатационными причинами.

В простейшем — и наиболее изученном - случае движения на встречном волнения отличия ходкости а мореходности многокорпусных судов определяются особенностями их качки и наличием соединяющей корпуса надводной платформы.

- 30 -

7 СМПВ превалирует первый фактор, у катамарана и тримарана - второй.

Анализ показал, что если вертикальный клиренс катамарана равен высоте борта традиционного судна той же длины и водоизмещения, то (при одинаковой энерговооруженности и одинаковых нор-1лах заливаемости а слешшга платформы) потери скорости таких судов будут близкими (рис.4).

Благодаря малой качке СМПВ, малой ширине стоек и большому вертикальному клиренсу потери скорости такого судна на встречном волнении в 5-8 раз меньше, чем те же потери традиционного судна.

. 6.4. Величина вертикального клиренса многокорпусных судов оказывает заметное влияние на их мореходность, потери скорости на волнении, а также на их общепроектные качества.

Предложено выбирать вертикальный клиренс катамаранов по данным (минимальной высоте борта традиционных судов на носовом перпендикуляре. Сопоставление расчетного клиренса и величин, характерных для построенных катамаранов, подтвердило приемлемость такого подхода.

Предложен также график -для выбора вертикального клиренса ОШВ, синтезирующий имеющиеся данные об этих судах.

6.5. Методы комплексной оценки мореходности и ходкости на волнении необходимы в связи с различной тактикой плавания в штормовых условиях и штормования традиционных и многокорпусных судов. Общая идея такого метода, опубликованная автором в монографии [14], состоит в разделении допустимых и недопустимых по мореходности сочетаний скорости хода и курсового угла по отношение к волнению. Это разделение производится на основании принятого перечня контролируемых параметров (углов и ускорений качки,

частоты слеминга и заливаемости и т.д.) и их предельных значений (норм) для волнения ряда интенсивностей.

Доля количества допустимых режимов в общем их числе определяет вероятность выполнения принятых норм качки при каждой интенсивности волнения, ем.рис.5.

Если дополнительно исключать невозможные по энергетическим затратам режимы движения, можно найти среднш (по курсовому углу) скорость, достижимую при заданном волнении.

Для определенного района плавания информация о средней вероятности выполнения, норм мореходности или средней достижимой скорости хода получается "свертыванием" - о учетом повторяемости каздой интенсивности волнения.

Если известны зависимости эффективности труда командц от ' характеристик мореходности, почти по той же схема можно определить среднш производительность труда за год на заданной акватории, см. рис .6.

Расчеты средней достякшой скорости, отнесенной я скорости полного хода на тихой воде, показали существенное, до 3 - 4 раз при высоких требованиях к мореходности, преимущество малотоннажно! СМПВ со сравнению с такими же традиционными судами. С ростом водоизашдэнгш в со снижением требований к иоре&тостя это преимущество снижается.

Полученные значения средней скорости могут быть использованы при оценке, например, провозоспособности судов разных типов.

Показано также, что для быстроходных традиционных судов наиболее .радикальным способом повышения средней достижимой скорости на волнении является повышение их мореходности, в первую очередь - использование успокоителей бортовой качки.

Что касается катамарана то, в зависимости от конкретных

I

а

Рис. 5. Схема комплексной оценки мореходности при заданных оо нормах: I - режимы,1 не реализуемые из-за роста сопротивления и падения пропульсивных качеств на встречном волнении, 2 - резгкмн, при которых килевая качка превышает допустимую, 3 - режимы, при которых бортовая качка превышает допустимую.

труба экипа&а у */в

э<рр:

Угол 6срп'>е£оу качки, 6е

у оалпа§

Курсабаи Угсл

V,"

Л,

%

V»,

//^ балл её

1-1

I

£ I

Рис.6.

Схема комплексной оценки мореходности судна при наличии зависимостей Э'й-ектив-ности подсистем судна от характеристик его мореходности: I - режимы, при которых эффективность труда экипатл нике заданной.

соотношений его размерен^?. и водоизмещения его средняя достияи-кая скорость на волнении (или вероятность обеспечения определенного уровня мореходности) мояет"быть как несколько больше,--.-так л несколько меньше, чем та ке характеристика сравню,юго традиционного судна.

7. Внешние силы, прочность и масса корпуса многокорпусных судов различных типов

7.1. В настоящее время в наибольшей степени изучены внешние усилия, дедстауви&о на катгпрган; Подробный обзор этих материалов выполнен И.Н.Галаховым в монографии [141 Там-же излоес-на суть используемого з настоящее время в отечественной практике способа прогнозирования внешних нагрузок на катамараны. Отме-

. чается слояный характер нагрузок и зависимость вариантов их со- . четаний от соотношений размерекий и конструкции корпуса катамарана.

Тем не менее в настояжсз :,гремя уже в основном разработаны как методы оценки внешних нагрузок на катамараны, так и способы снижения этих нагрузок.

Для СЪШВ характерна гораздо меньшая изученность проблсгса, поэтому основные усилил в изучсгг.м прочности многокорпусных су-доз автор сосредоточил именно в этой области.

Судя по материалам инострангщх и отечественных исследований, для двухкорпусннх СМПЗ основными являатся поперечные нагрузки. Основную рол1 в возникновении поперечного изгибающего момента играют горизонтальные силы.

Имеющиеся единичные данные о внешних нагрузках, -действующих" на трехкорпусное С.'ЯГй с аутригерами, полученные по инициативе автора, позволили отметить основные особенности этих нагрузок.

7.2. Основными конструкциями, обеспечивающими поперечную

продгость многокорпусных судов, являются поперечные переборки, вовлекающие в поперечный изгиб обшивку стоек и платформы.

■ На основании изложенных в работе приближенных пологений автором были выполнены систематические расчеты средней толщины обшивки двухкорпусных ШИВ, оцределяемой поперечной прочностью.

7.3. Основным затруднением при оценке массы металлического корпуса многокорпусных судов и кораблей различного назначения является то, что на эту величину влияют не только требования прочности, но в необходимость обеспечения достаточной жесткости и усталостной долговечности. Кроме того, значительная (иногда до 30 - 35%) часть массы металлического корпуса связана с наличием деталей и углов, размеры которых определяются конструктивно {штевни, фундаменты, подкрепления г т.д.). Поэтому расчетами прочности масса металлического корпуса всегда определяется с недостатком. Однако при отсутствии статистических данных расчеты

являются единственным способом получения необходимых сведений об #

этой важной составлявшей нагрузки.

Определяемая конструктивными соображениями часть массы корпуса сильно зависит от назначения судна, поэтому обычно затруднен анализ, даже небольшого имевшегося объема статистических сведений.

Некоторые материалы по этому вопросу были собраны и проанализированы авторш в соответствующем разделе монографии [1й].

Бшш показано, что в целом предпочтительно использование удельной массы, отнесенной к произведению габаритных размеров: этот показатель получается наиболее стабильным (рис.7).

Оказалось также, что при одинаковом водоизмещении удельная касса корпуса многокорпусных судов на 15 - 205? больше, чем традиционных еднокорпусных.

1 1 1 1 3 ! ! Г !

| * }

1 ' 1 1 ^ 1 ! | I 1 ;

1 ^ .....Г '-1. ' _ . I _ ; 1 ' 1 __ »

\| 1 1 1 ч! I 11 ! ! 1 | ! 1 ; !

\JHiL- И 1 ' ! !■

Ь ТТ"1 -- - —/г-:-1

.8 8 1

! ! I ! 1

50 ЮО ЬВаох^шс.?*5

Удельная масса металлического корпуса многокорпусных объектов:

1 - рыбопромысловые катамараны, .

2 _ НЛО-катамаран> корпус из легких сплавов,

3 - краловочл5нтг:л!К# катамараны,

4 - Ш'С-катамаран,. стальной корпус,

5 - транспортные катамараны, расчет,

6 - катамараны-зс^зпк, расчет,

7 - обобщенные данные для катамаранов со сталь-

ными корпуса:,",

8 - расчетные данные автора.

а* *

„А*

аз

5м 3

Т* 7»у . / -Ь! ~ г г—

т -----

" \ ±/ ___ ■---- -—__

I

ё I

Рис. 8. Удельный вес (стального) металлического корпуса СМПВ: I - дуплус, удлинение 24; 2 - дуплус, удлинение 9; 3 - трикор, удлинение 15, выдвлг 0,6; 4 - судно с двумя аутригерами, удлинение центральной гондолы 24, удлинение бортовых гондол 9.

8. Алгоритм проектирования многокорпусных судов ж

рекомендации об ограничении соотношений их размерений

8.1. Особенностями, позволяющими рассматривать общий для всех многокорпусных судов алгоритм выбора главных размерений, является относительная изолированность объемов платформы (или рубок на платформе) и достаточно определенный набор размещаемых в этих объемах помещений. .

' Перечета я «тбъемн помещении в ила'кЪорме зависят от назначения судна и предъявляемых к нему требований. Эти данные определяют полезный объем Платформы, который является основной исходной величиной в предлагаемом алгоритме выбора размерений много-корпусвах суд с®.

В число исходные данных входят также: масса полезной наг-руггл, скорость полного хода, скорость, арфоторой спрзделяет-ся дадьноегь плавания, дальность плавания, автономность.

В чт.о.дс исходных золлчан предлагаемого алгоритма входит расчетная осадка. Кроке того, необходимо заранее знать (или варьировать в ходо расчетов) удельный расход топлива а уде.одув массу принятого энергетического оборудования. Что касается шеей устройств, систем, оборудования, то она в предлагаемом алгоритме разделяется на связанную со спецификой назначения судна а чисто судовую. ПорЕЕя входит в полезную нагрузку судна, втерая считается по статистическим данным для традиционных судов того же - ила близкого - назначения.

Оянзг из основных исходных конструктивных решений является выбор количества корпусов. Заранее определить преимущества того или иного, варианта архитектурно-конструктивного тана обнчно сложно. Поэто!.;? наяболое рациональпо выполнение расчетов для

всех вариантов судов.

Нине обоснованы два алгоритма: для многокорпусных судов с корпусами традиционных обводов (катамаран, тримаран, судно с одним аутригером) и для СМПВ (дуплус, трикор, ШПВ с двумя аутригерами).

8.2. Рекомендованы следующие ограничения соотношений глав-■ них размврений при вариантном проектировании объектов о традиционной формой обводов:

- ходовой реявм, наибольшая длина одного корпуса, верах«- -калытнй клиренс, отношение ширины одного корпуса к осадке, по. перечный клиренс, ввдвиг, расстояние между внутренними бортами,

коэффициент полноты корпусов, коэффициент продольной полноты.

Рекомендованы такае сладушие ограничения соотношений раз-мерений црхцроектировании объектов с малой сдовшдыэ ватерлинии:

- удельная пдошадь ватерлинии, ходовой рещгд, длина корпусов, высота гондолы, ширина гондолы. гондола оптимальной Форш, углы входа и схода ватергишй ртоек, подрез днвда & носовой оконечности, сдвиг форштевня сФойвд, поперечный клиренс, вдавит центрального корцгса трикора, минимальная длина аутригеров корабля с аутригерами, вертикальный клиренс.

8.3. Первнм блоком алгоритма является определение размеров надводной платформы при вариации во удлинения.

Ори принятом минимальном расстоянии между внутренними бортами корпусов изменение удлинения платформы сопровождается изменением удлинения корпусов, а пределы первого определяют и диапазон второго.

- После выбора соотношений размерений корпусов определяется объемное водоизшшзнйе. Мощность энергетической установки определяется через -адаващооти адмиралтейского коэффициента от числа

Фруда.

Бкбражые в нулевом приближении размеренна я водоизмещения-позволяют" определить массу корпуса. Для оцегага средних толщин" обшивки применены данные Регистра СССР о минимальных толщинах обшивки традиционных судов. Масса металлического корпуса определяется суммой поверхностей обшивки, палуб, переборок, причем надводная часть корпусов считается цилиндрической. Влияние поперечного набора, кнщ, фундаментов учитывается введением попра-. вочного коь^щ^согсй 02 1,3 до 1,4 (в .зяаисямости от водоизмаше- . кия, причем малым водоизмещением соответствуют больший значения коэффициента).

Относительная масса йзоявдаи, систем, устройств, не входящих в полезную нагрузку, считается такой же, как на традиционных судах. Запад водоизмещения всюду принят равный 10%. Это позволяет спрааеггть весовое годояэмепшие судна, уточнить его размврэ-

ция.

Псада уточнения размеренна повторяется расчет ыощноста ЭУ и запасов теглиьа^ Для варианта, считавшегося окончательным, выполняется расчет шшизд copioso« качки (¿»roa к ecwû, йсз хода) н продольной качки на встречном волнении.

8.4. Как 2î для судов о традиционной формой корпусов, конфигурация платформ-ШПВ завысит от типа судна.

На ocnosamx ста^ис-тачесгскх даншас по изучаемым С1>ЛЗ была' приняты оцрзделохаша зшгзднея охыосатедаяоЯ. ширины платформы.

В предлагаемой программе принято, что в нулевом приближении масса I м® платформы составляет 0,1 т, что в сумма с (за-* данной) массой полезной нагрузки в платформе определяет массу платформы "в сборе". Далее через (варьируемый) коэффициент определяется весовое водоизмещение судка.

Исходные данные

Габаритные размеры платформы

* ■

- Масса платформы, водоизмещение судна

»

Длина, ширина, полноте, корпусов

1

не®— Проверка допустимости горизонтального клиренса

да

Мощность в масса ЗУ, запас топлива

* ■

Вертикальный клиренс

1

Площадь обшивок

• • . 1 • •

Средняя расчетная. толщина обшивки

Масса корпуса

■ *

Уточнение водоизмещения

4

Уточнение скорости хода и дальности плавания

■1 ■ '

Оценка амплитуд качки

Печать размер ений и характеристик

Рис. 9. Укрупненный алгоритм выбора размерений многокорпусных судов с традиционной формой корпусов.

-43В результате получается объемное водоизмещение гондолы. Далее через получешшо сведения о средней толщине обшивки (с поправкой на "распределенный" вес набора) и расчет площадей обшивки, палуб, переборок, определяется масса металлического корпуса.

Водоизмещение , -размерена« корпусов и клиренсы позволяют • (через ашгооксюярозажшо данные об адмиралтейском коэффициенте) найти модность ЭУ. ' "

(^имараое 'io¿cl»oo аскйааатает*. сфггчпеяется с '•

что позволяет уточнить размерения корпусов.

Определяется начальная поперечная остойчивость. Затем приближенно определяется угол ветрового .крена при скорости ветра 100 уз (для неограниченного района плавания).

Для оставшихся вариантов рассчитываются моменты шерцин масс;:, Оо^с^ланкне irspñoа'тааге емнлятудн качяй на"' ашю»:ак г'гпснсквностьк) от 3 до 3 баалов зашегаташю.

В оипсаиных алгоритмах выбора размзреннй гаогочэрцустог судов их нзг,иачошо учитывается заданнкш квлатаката нодззной нагрузки, полезной вмйсяшсгя шагфо^а, а такка скороотаг я дальности плавания.

3 алгоритмах евнтазировищ получешшо автором данные о ходкости, качка и массе корпуса, а также разработанныэ автором рекомендации об «га^-акькнх соотношениях размерзкий. Для СШВ введены ограничения по начальной остойчивости.• ■

Получаемый в результате вариантный ряд судов различных та- . поз может быть затем оцгпея с точки зрения ?коночичвс*тос показателей - о учетом назначения судов к условий их прнменония.

Рис.10. Укрупненный алгоритм выбора размерений многокорпусных СШВ.

- 45 - ■

3 А К Л Ю Ч Е Н И Е

Кроме-частных выводов, завершающих кадцузо главу работы, . обобщение полученных автором данных позволяет сделать следувдие обиде выводы. '•■•'.•.".

1. На основании обширного систематизированного материала по мгогокорпусшл судам подтверждена техническая целесообразность их применения з областях, где необходима большая площадь палуб и вместимость, высокая или хотя бы повышенная мореходность, а такие псготррнв спе!Гй$ячпскте яэчестна (большая поперечная остойчивость, [.алая осадка при приемлемом слемингв днища, возмокность большого изменения осадки и другие). Показана целесообразность расширения использования многокорпусных судов и предложены новые типы таких судов. . ..

2. Показано, что многообразие типов многокорпусных судов и

гоогстрмЕ .«с корпусов отнрн/запт перед широкие- возиоя-

нос'хК ^сздэлстипл аа техшйсо-екси.с<'йтгцзсянве качества для наиболее полнс>ео ярчс:>особхонка к задашзг услсаиял эксплуатации и по-клкзнил безопасности удава нлч-.

3. Обшраке окспор:;мзнтал?лше и некоторые расчетные дослдо-вааая хоядюст?. многокорпусных судов различных типов впервые позволили сцредолш» для лСаДого типа таких судов оптимальные по ходовым качествам «они скоростных режимов, в основном - при достаточно высоких чгойах Ф&тга.

Те не исследования позволяют выполнять оптимизацию соотноше-■ ний размерений, что, в свою очередь, обеспечивает расширение области применения кяого::овпусшпс судов различных котов. '

4. Разработанный хскдлркс рекомендаций для обеспечения высокой мореходности многокорпусных судов различных типов такдо поэво-

ляет расширить области применения и повысить безопасность плавания.

5. Выполненные на основании обобщения данных о внешних силах и распределении напряжений в' прочных связях СШВ расчетные оценки -массы их корпуса показали, что в реальном диапазоне соотношений размерений увеличение, доли корпуса в нагрузке не является препятствием для создания и использования таких судов.

,6. Выявленные дифференцированные зависимости ходкости, мореходности, массы корпуса от основных геометрических параметров и конструктивннх решений позволили разработать на единой методической основе - и при учета требований к остойчивости, непотопляемости , вместимости - оригинальные алгоритмы.и программы выбора главных размерений многокорпусных судов различных типов.

Выполненные для цроверки работоспособности программ расчеты размерений построенных за рубежом судов показали цриемлемую для ранша стадий 1фоектирования точность результатов.

Таким образом, трудами автора обеспечено в научно-методической и практическом плане расширение использования многокорпусных судов с традиционной формой обводов, а также создание разнообразных судов с малой площадью ватерлинии. •

Разработанные материалы, в основном практически используемые и частично вошедшие в официальные отчеты, рекомендуются для прогнозирования технико-эксплуатационных качеств многокорпусных судов на ранних стадиях проектирования.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Дубровский В.А. "Ходкость катамарана", журн. "Судостроение", & 7, 1964.

' 2. Дубровский В.А. "Об увеличении скорости и мощности энергетичес-'

кой установки сухогрузных сулой', нурн."Судостроение, № 8, 1964.

3. Дубровский В.А. "Инненерная методика расчета остаточного соп^-ротггвлстпгя катгмарана", «урн. "Рнбное хозяйство", # 12, 196?«..

4. Дубровский В.А. "Вариационная задача полного сопротивления катамарана", труди НТО, вея.89,'1967.

5. Дуброгсклй В.А. "Современные взгляды на перспективы использования дэухксрпусннх судов", яурн. '■Судостроение", й'8, 1970.'

£. ДубревскЕл В,А. "Кетодгаеа расчета сопротивления катамарана с котауоамя »»«лого удлинения", яурн. "Шифбауф'оршунг", 1ДР, ,.■•"' вып.о-5, ¿372.

7. Дубровакий В.А. "Некоторые особенности експеряментального изучения ходкости катамаранов", труды НТО, внп.173, 1972.

8. Батуев А.Д., Дубровский В.А. "Особенности качки многокорпусных судов", иурн. "Судостроение", № 8, 1972.

9. Дубровский'В.А. "Оссбейноств мореходности многокорпусных су--, дов", учебное асиобае, кэд. И, 1975. •"

1С. Дуброзст! З.А. "Расчеты мореходных качеств многокорпусных сулои", учеоноо пособие, лзд. ЛКй, 1975.

11. Дубрсзоагй 2.А. "Ходкоса-я морских мнпгокорпуешгк судов", гурн. "Судостроение", й 6, 1976.

12. Дубровский В.А. "Качка гясгоксрпусных судов" раздел в монографии "Мореходность и стабилизация, судов на волнении", и§д. Судостроение, 1973.

13. Дуброзсхт' В.А. "Особенности волнового сопротивления многокор« пусных судов", труды НТО, вып.249, 1977.

14. "Многокорпусные суда", под ред. В.А.Дубровского, изд. Судо- -строение, 1978.

15. Дубровский В.А. "Особенности ходкости к мореходности полу-погрукешшх судов", раздел в монографии "Ходкость быстроходных

- 48 -

судов", изд. Судостроение, 1979.

. 16. Дубровский В.А. "Об оценке скорости хода судна на волнении", курн. "Судостроение" й 12, 1985.

; 17. Дубровский В.А. "Сравнительные данные о ходкости одно- и шогокорпусннх судов", ада.. "Судостроение", ^ 12, 1986.

18. Дубровский В.А., Леви Б.З. "Концепция прогулочного судна катамарана", жури. "Судостроение", В 12, 1988.

19. Дубровский В.А. "О возможности создания скоростных катеров с '.' расширенными эксплуатационными -возмокносткми", »ура. "Судо-

; строение", № 6, 1987. . • 20. Дубровский В.А. -"Об оптимальном архитектурно-конструктивном типа научно-исслеяайателъского судна", дурн. "Судостроение"-, ' ' £ 8, 1990. .' '

■ 21. Дубровский В.А. "Особенности технико-эксплуатационных качеств и црооктцрования морских многокорпусных судов", двхюнярован-. ная рукопась Л ДС-3116, ЦНИИ "Румб", 1989.. • V

'. 22. Дубровский В.А. Области -применения и особенности проектирова-. нля СШВ.яда. Судостроение зарубеком, 15 2, 1988.

■23. Борист Ы.Н., Дубровский В.А., Орлов Ю.Ф., Терских В.В.,

Турбал В.К. йздродЕнш-тичэская задача о катамаране, сб. Асимп-тотпчзсхиэ методы, в теории о^гстем, Кркутса, 1989.

24, Дубровскгй В.А. "Об энергетических характеристиках зарубежных скоростных катеров, ж. Судостроение за рубежом, гё II, 1990.

25- Дубровский В.А. Модульные методы проектирования и постройки .: шогокорпусннх судов с использованием принципов стандартвза-*: . ции, сб. Стандартизация и метрология, выл,6, 1990.

26. Авторские свидетельства (авторство и соавторство): > й 249213 от 09.02.68, : - й 171710 от 04.05.81, » П3192 от 27.04.77, - Л 192622 от 04.11.82,

- 49 -

- !Ь II4490 от 07.01.77, - № 196453 от 28.02.83,

- № 632609 от 15.06.77, • - 203748 от 04.07.83, ~ а 126301 от 26.05.78, ■ " - № 203767 от 04.07.83,

. - is 137825 от 22.02.79, - Гг 203768 от 04.07.83,

- # 138327 от 22.02.79, - Гг 2Í2555 от 09.07.83,

- & 138328 от 22.02.79, . - й 215839 от 28.04.84,

- й.829476 от 25.07.79, - J6 223174 от 17.09.84,

- & 893710 от 19.04.80, ■ . - й 228453 от 07.01.85, ." 159977 Û2 03.07.s0,..' . -£239339 от И.03.85,

- й 162582 ОТ 08.10.80, . - & 27I90G от 27.06.86,

- & 162583 от 08.10.80, - Ä 272565 от 08.05.87. 27. Свидетельство на промобразец fê I84II от 04.09.84 (в соав-

. торстве). ;